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無(wú)人機(jī)飛控是指能夠穩(wěn)定無(wú)人機(jī)飛行姿態(tài),并能控制無(wú)人機(jī)自主或半自主飛行的控制系統(tǒng),是無(wú)人機(jī)完成起飛、空中飛行、執(zhí)行任務(wù)和返場(chǎng)回收等整個(gè)飛行過(guò)程的核心系統(tǒng),被稱為無(wú)人機(jī)的大腦,是無(wú)人機(jī)最核心的技術(shù)之一。
飛控一般包括傳感器、機(jī)載計(jì)算機(jī)和伺服作動(dòng)設(shè)備三大部分,它主要的功能就是自動(dòng)保持飛機(jī)的正常飛行姿態(tài),包括了地磁感應(yīng)、超聲波傳感器、光流傳感器、控制電路、加速計(jì)、氣壓傳感器、GPS模塊以及陀螺儀組成。
在各種無(wú)人機(jī)中,固定翼無(wú)人機(jī)的飛控通常包括副翼、方向、油門、升降、襟翼等控制舵面,通過(guò)舵機(jī)改變飛機(jī)的翼面,產(chǎn)生相應(yīng)的扭矩,控制飛機(jī)轉(zhuǎn)彎、爬升、俯沖、橫滾等動(dòng)作。而多旋翼無(wú)人機(jī)則通過(guò)控制各軸槳葉的轉(zhuǎn)速來(lái)控制無(wú)人機(jī)的姿態(tài),直升機(jī)式無(wú)人機(jī)通過(guò)控制直升機(jī)的傾斜盤、油門、尾舵等。
對(duì)于固定翼無(wú)人機(jī)來(lái)說(shuō),在姿態(tài)平穩(wěn)時(shí),控制方向舵會(huì)改變飛機(jī)的航向,通常會(huì)造成一定角度的橫滾,在穩(wěn)定性好的飛機(jī)上,看起來(lái)就像汽車在地面轉(zhuǎn)彎一般,可稱其為測(cè)滑。方向舵是最常用做自動(dòng)控制轉(zhuǎn)彎的手段,方向舵轉(zhuǎn)彎的缺點(diǎn)是轉(zhuǎn)彎半徑相對(duì)較大,較副翼轉(zhuǎn)彎的機(jī)動(dòng)性略差。 副翼的作用是進(jìn)行飛機(jī)的橫滾控制。
固定翼飛機(jī)當(dāng)產(chǎn)生橫滾時(shí),會(huì)向橫滾方向進(jìn)行轉(zhuǎn)彎,同時(shí)會(huì)掉一定的高度。 升降舵的作用是進(jìn)行飛機(jī)的俯仰控制,拉桿抬頭,推桿低頭。拉桿時(shí)飛機(jī)抬頭爬升,動(dòng)能朝勢(shì)能的轉(zhuǎn)換會(huì)使速度降低,因此在控制時(shí)要監(jiān)視空速,避免因?yàn)檫^(guò)分拉桿而導(dǎo)致失速。 油門舵的作用是控制飛機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速,加大油門量會(huì)使飛機(jī)增加動(dòng)力,加速或爬升,反之則減速或降低。
而在升降舵和油門的控制方面。固定翼飛機(jī)都有一個(gè)最低時(shí)速被稱做失速速度,當(dāng)?shù)陀谶@個(gè)速度的時(shí)候飛機(jī)將由于無(wú)法獲得足夠的升力而導(dǎo)致舵效失效,飛機(jī)失控。通過(guò)飛機(jī)的空速傳感器可以實(shí)時(shí)獲知飛機(jī)的當(dāng)前空速,當(dāng)空速降低時(shí)必須通過(guò)增加油門或推桿使飛機(jī)損失高度而換取空速的增加,當(dāng)空速過(guò)高時(shí)減小油門或拉桿使飛機(jī)獲得高度而換取空速的降低。因此,固定翼飛機(jī)有兩種不同的控制模式,根據(jù)實(shí)際情況的使用而供用戶選擇:
第一種控制方式是,根據(jù)設(shè)定好的目標(biāo)空速,當(dāng)實(shí)際空速高于目標(biāo)空速時(shí),控制升降舵拉桿,反之推桿;那空速的高低影響了高度的高低,于是采用油門來(lái)控制飛機(jī)的高度,當(dāng)飛行高度高于目標(biāo)高度時(shí),減小油門,反之增加油門。
當(dāng)飛機(jī)飛行時(shí),如果低于目標(biāo)高度,飛控控制油門增加,導(dǎo)致空速增加,再導(dǎo)致飛控控制拉桿,于是飛機(jī)上升;當(dāng)飛機(jī)高度高于目標(biāo)高度,飛控控制油門減小,導(dǎo)致空速減小,于是飛控再控制推桿,使高度降低。這種控制方式的好處是,飛機(jī)始終以空速為第一因素來(lái)進(jìn)行控制,因此保證了飛行的安全,特別是當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)熄火等異常情況發(fā)生時(shí),使飛機(jī)能繼續(xù)保持安全,直到高度降低到地面。這種方式的缺點(diǎn)在于對(duì)高度的控制是間接控制,因此高度控制可能會(huì)有一定的滯后或者波動(dòng)。
第二種控制方式是:設(shè)定好飛機(jī)平飛時(shí)的迎角,當(dāng)飛行高度高于或低于目標(biāo)高度時(shí),在平飛迎角的基礎(chǔ)上根據(jù)高度與目標(biāo)高度的差設(shè)定一個(gè)經(jīng)過(guò)PID控制器輸出的限制幅度的爬升角,由飛機(jī)當(dāng)前的俯仰角和爬升角的偏差來(lái)控制升降舵面,使飛機(jī)迅速達(dá)到這個(gè)爬升角,而盡快完成高度偏差的消除。
但飛機(jī)的高度升高或降低后,必然造成空速的變化,因此采用油門來(lái)控制飛機(jī)的空速,即當(dāng)空速低于目標(biāo)空速后,在當(dāng)前油門的基礎(chǔ)上增加油門,當(dāng)前空速高于目標(biāo)空速后,在當(dāng)前油門的基礎(chǔ)上減小油門。這種控制方式的好處是能對(duì)高度的變化進(jìn)行第一時(shí)間的反應(yīng),因此高度控制較好,缺點(diǎn)是當(dāng)油門失效時(shí),比如發(fā)動(dòng)機(jī)熄火發(fā)生時(shí),由于高度降低飛控將使飛機(jī)保持經(jīng)過(guò)限幅的最大仰角,最終由于動(dòng)力的缺乏導(dǎo)致失速。
因此,兩種控制模式根據(jù)實(shí)際情況而選用。
公司簡(jiǎn)介
中科智航是一家以無(wú)人機(jī)研發(fā),生產(chǎn),銷售,服務(wù),培訓(xùn)于一體的高科技企業(yè),公司始終秉承“誠(chéng)信贏得市場(chǎng),服務(wù)鑄造品牌”的經(jīng)營(yíng)理念,為公安、消防,電力,水利,環(huán)保等行業(yè)客戶提供無(wú)人機(jī)產(chǎn)品以及航測(cè),航拍,巡檢等無(wú)人機(jī)技術(shù)服務(wù).
我們擁有專業(yè)的無(wú)人機(jī)航測(cè),無(wú)人巡檢技術(shù)隊(duì)伍,無(wú)人機(jī)航測(cè)可廣泛應(yīng)用于國(guó)家重大工程建設(shè),新農(nóng)村和小城鎮(zhèn)建設(shè)等方面,尤其在基礎(chǔ)測(cè)繪,應(yīng)急救災(zāi)數(shù)據(jù)獲取等方面具有廣闊前景。
無(wú)人機(jī)巡檢技術(shù)可應(yīng)用于對(duì)通信基站的巡查;河流污染源排查;高速公路的巡視;城市違章建筑取證等,我們已經(jīng)累計(jì)服務(wù)了省內(nèi)外100余家企事業(yè)單位并建立了長(zhǎng)期合作的關(guān)系,在無(wú)人機(jī)培訓(xùn)領(lǐng)域,我們與20余所大中專院校達(dá)成了校企合作共建無(wú)人機(jī)專業(yè)的合作模式,通過(guò)培養(yǎng)無(wú)人機(jī)相關(guān)高科技人才,不斷創(chuàng)新滿足各行業(yè)對(duì)無(wú)人機(jī)應(yīng)用的需求。
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